סימטריה ואסימפטוטות של ההיפרבולה
מבוא
מטרות השיעור
- להסיק מתוך המשוואה את תכונות הסימטריה של ההיפרבולה (שני הצירים והראשית)
- להסיק ולהצדיק את משוואות האסימפטוטות
- להבין את משמעות האסימפטוטה: ההיפרבולה מתקרבת אליה עד אינסוף אך לעולם אינה נוגעת בה
- לשרטט אסימפטוטות בעזרת מלבן עזר שקודקודיו
הרעיון המרכזי
סימטריה מתוך המשוואה
במשוואה מופיעים המשתנים רק בריבוע:
- החלפת אינה משנה את המשוואה ⟸ סימטריה ביחס לציר ה-y.
- החלפת אינה משנה את המשוואה ⟸ סימטריה ביחס לציר ה-x.
- שתי הסימטריות יחד ⟸ סימטריה ביחס לראשית (מרכז ההיפרבולה).
הסקת האסימפטוטות (הצדקה אלגברית)
נחלץ את y מהמשוואה:
נוציא מתחת לשורש (עבור x>0):
כאשר הביטוי , ולכן השורש שואף ל-1, והעקומה מתקרבת לישרים:
אלה האסימפטוטות. ככל ש-|x| גדל, ההפרש בין ההיפרבולה לאסימפטוטה שואף לאפס — אך ההיפרבולה לעולם אינה פוגשת אותן.
מלבן העזר לשרטוט
בונים מלבן שמרכזו בראשית וקודקודיו . שני אלכסוני המלבן עוברים דרך הראשית ושיפועיהם הם בדיוק — אלה האסימפטוטות. ההיפרבולה יוצאת מהקודקודים "נצמדת" לאלכסונים. זה הכלי הגרפי המהיר ביותר.
זהירות: כיוון הציר הממשי
לתבנית השיפועים הם . אם הציר הממשי על ציר ה-y (תבנית ), אותו תהליך נותן אסימפטוטות . תמיד גוזרים מהמשוואה ולא משננים.
דוגמאות מפורטות
דוגמה 1: אסימפטוטות וסימטריה
נתונה ההיפרבולה . מצאו סימטריות ואסימפטוטות.
שלב 1 — סימטריה
מהו שיפוע האסימפטוטה בעלת השיפוע החיובי של ההיפרבולה ? עגלו במידת הצורך לשתי ספרות אחרי הנקודה.
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
דוגמה 2: שרטוט במלבן העזר
הסבירו כיצד מלבן העזר נותן את אסימפטוטות .
שלב 1 — קודקודי המלבן
מהן משוואות האסימפטוטות של ההיפרבולה ?
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
דוגמה 3: בניית היפרבולה מקודקוד ואסימפטוטה
היפרבולה עם קודקוד ואסימפטוטה . מצאו את משוואתה.
שלב 1 — a מהקודקוד
דוגמה 4: שילוב אסימפטוטה ומוקד
היפרבולה עם אסימפטוטות ומוקדים . מצאו את a ו-b.
שלב 1 — קשר מהאסימפטוטה
בדיקה מהירה
היפרבולה שמרכזה בראשית, הציר הממשי על ציר ה-x, אסימפטוטותיה ומוקדיה . מצאו את a (חצי הציר הממשי).
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
טעויות נפוצות
טעות נפוצה: מחליפים בין ל- בשיפוע
טעות: עבור כותבים .
נכון: .
למה זה קורה?
איך מתקנים?
היפרבולה שמרכזה בראשית, הציר הממשי שלה על ציר ה-x, קודקוד שלה בנקודה , ואחת מאסימפטוטותיה היא . מצאו את משוואתה הקנונית.
כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם
טעות נפוצה: חושבים שההיפרבולה נוגעת באסימפטוטות
לאסימפטוטה ולהיפרבולה אין נקודת חיתוך משותפת — זהו קו גבול בלבד.
למה זה קורה?
איך מתקנים?
טעות נפוצה: מתעלמים מכיוון הציר הממשי
לתבנית האסימפטוטות הן (כלומר ), ולא .
למה זה קורה?
איך מתקנים?
סיכום
מה למדנו?
סימטריה ואסימפטוטות:
- סימטריה: ההיפרבולה סימטרית ביחס לשני הצירים ולראשית.
- אסימפטוטות: — הסקנו בחילוץ y ובבדיקת ההתנהגות לאינסוף.
- משמעות: ההיפרבולה מתקרבת לאסימפטוטות אך לעולם אינה פוגשת אותן.
- שרטוט: אלכסוני מלבן העזר הם האסימפטוטות.
בשיעור הבא נשלב הכול במצבים הדדיים ובמקומות גאומטריים של ההיפרבולה.
תרגול נוסף
עברו לתרגול כדי לחזק את הסקת האסימפטוטות, את הסימטריה ואת השרטוט!